【摘 要】
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碱激发胶凝材料作为一种新型绿色建筑材料,具有优良的力学性能、能耗低、耐腐蚀、环境友好、热稳定性好等诸多优点,是材料领域当前研究的热点课题之一。但是碱激发材料也存在抗拉强度小、延性差、易开裂等类似水泥材料的缺陷。玄武岩织物可以增强碱激发水泥基材料的力学性能和体积稳定性,将两者结合制备成玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆复合材料,既获得了具有轻质高强、良好增强和控裂性能的建筑制品,又满足现代社会可持续发展
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碱激发胶凝材料作为一种新型绿色建筑材料,具有优良的力学性能、能耗低、耐腐蚀、环境友好、热稳定性好等诸多优点,是材料领域当前研究的热点课题之一。但是碱激发材料也存在抗拉强度小、延性差、易开裂等类似水泥材料的缺陷。玄武岩织物可以增强碱激发水泥基材料的力学性能和体积稳定性,将两者结合制备成玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆复合材料,既获得了具有轻质高强、良好增强和控裂性能的建筑制品,又满足现代社会可持续发展的战略需求。本文主要对玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆的粘结性能、室温下及高温后的弯曲性能以及耐久性进行了一系列试验研究,获得如下研究成果:玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆试件的拔出试验结果表明,环氧涂层能充分发挥纤维的整体协同作用,从而增强玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆的界面粘结性能。经环氧浸渍处理后的纤维织物,增加纬向纤维束和内埋条带宽度对经向纤维的拔出性能均有一定提高作用,且条带宽度的影响更显著。玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆试件室温下的三点弯曲试验结果表明,玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆的弯曲力学性能受织物层数影响明显,随着织物层数的增加,试件表现出更优异的抗弯承载力和更高的韧性。环氧涂层这一表面处理方法可以提高试件的抗弯承载力,但是会导致应力-应变曲线陡降,降低试件韧性。通过研究玄武岩织物增强碱矿渣粉煤灰砂浆试件高温后弯曲力学性能发现,随着温度升高,由于基体和玄武岩纤维的劣化,玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰砂浆试件抗弯承载力近乎呈线性下降,并且破坏模式由多重开裂转变为单一裂缝破坏,经800℃高温处理1h后,试件的残留弯曲强度仅为1.67MPa。改性环氧树脂浸渍在600℃以下对弯曲强度有增强作用,超过600℃随着环氧树脂的挥发和界面粘结性能下降,环氧浸渍试件的弯曲强度会大幅下降。织物层数在一定程度上能提高试件高温后的力学性能,但提高效果随温度升高逐渐减弱,到600℃增加织物层数对涂覆处理后试件的抗弯承载力几乎没有影响。通过加速老化试验发现,相较于硅酸盐水泥砂浆试件,织物增强碱激发水泥砂浆试件经加速老化后性能劣化更为显著,老化24天碱激发水泥砂浆试件和硅酸盐水泥砂浆试件的强度保留率分别为68.94%和81.69%。环氧涂层能提高试件的弯曲强度,并且延缓老化初期即6天内弯曲强度的下降速率,但延缓效果随龄期逐渐削弱,至18天已基本失效。相对于弯曲强度,老化腐蚀对于极限弯曲应变的降低更为明显。硅酸盐水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多为局部点蚀,而碱激发水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多呈整体麻面。环氧涂层能有效延缓玄武岩织物在碱激发胶凝材料中的性能劣化,但在加速老化过程中会逐渐降解导致失效,因此需要研究更为有效的表面处理方式以提升其耐久性。
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